Розділ 1. Огляд літературних джерел

1.1. Супутникова радіонавігаційна система глонасс

1.1.1 Історія створення системи

З давніх часів мандрівники задавалися питанням: як визначити своє місце розташування на Землі?Стародавні мореплавці орієнтувалися по зірках, які вказували напрямок руху: знаючи середню швидкість і час в дорозі, можна було зорієнтуватися в просторі і визначити відстань до кінцевого пункту призначення. Однак погодні умови не завжди були на стороні дослідникам, тому збитися з курсу не представляло особливих труднощів. З появою компасу завдання істотно спростилось. 

   Ера радіо відкрила нові можливості перед людиною. З появою радіолокаційних станцій, коли стало можливим вимірювати параметри руху і відносне розташування об'єкта по відбитому від його поверхні променя радіолокатора, встало питання про можливість вимірювання параметрів руху об'єкта по випромінюваному сигналу. У 1957 році в СРСР група вчених під керівництвом В.А. Котельникова експериментально підтвердила можливість визначення параметрів руху штучного супутника Землі (ШСЗ) за результатами вимірювань доплерівського зсуву частоти сигналу, випромінюваного цим супутником. Але, що найголовніше, була встановлена ​​можливість розв'язання оберненої задачі - знаходження координат приймача по виміряному доплерівському зсуву сигналу, випромінюваного з ШСЗ, якщо параметри руху і координати цього супутника відомі. При русі по орбіті супутник випромінює сигнал певної частоти, номінал якої відомий на приймальній стороні (споживач). Положення ШСЗ в будь-який момент часу відомо, точніше, його можна обчислити на підставі інформації, закладеної в сигналі супутника. Користувач, вимірюючи частоту прийнятого сигналу, порівнює його з еталонною і таким чином обчислює доплерівський зсув частоти, обумовлений рухом супутника. Вимірювання проводиться безперервно, що дозволяє скласти свого роду функцію зміни частоти Доплера. У певний момент часу частота стає рівною нулю, а потім змінює знак. У момент рівності нулю частоти Доплера споживач знаходиться на лінії, яка є нормаллю до вектора руху супутника. Використовуючи залежність крутизни кривої доплерівської частоти від відстані між споживачем і ШСЗ і вимірявши момент часу, коли частота Доплера дорівнює нулю, можна обчислити координати споживача.    Таким чином, штучний супутник Землі стає радіонавігаційною опорною станцією, координати якої змінюються в часі внаслідок руху супутника по орбіті, але заздалегідь можуть бути обчислені для будь-якого моменту часу завдяки ефемеридної інформації, закладеної в навігаційному сигналі супутника.    У 1958-1959 рр.. в Ленінградській військово-повітряній інженерній академії ім. А.Ф.Можайського, Інституті теоретичної астрономії АН СРСР, Інституті електромеханіки АН СРСР, двох морських НДІ і Горьківському НІРФІ проводилися дослідження по темі "Супутник", що стали згодом основою для побудови першої вітчизняної низькоорбітальної навігаційної супутникової системи "Цикада". І в 1963 році почалися роботи з побудови цієї системи. У 1967 році на орбіту був виведений перший вітчизняний навігаційний супутник "Космос-192". Характерною рисою радіонавігаційних супутникових систем першого покоління є застосування низькоорбітальних ШСЗ та використання для вимірювання навігаційних параметрів об'єкта сигналу одного, видимого в даний момент супутника.     Однією з основних проблем, що виникають при створенні супутникових систем, є взаємна синхронізація сигналів (шкал часу) супутників з необхідною точністю. Неузгодженість опорних генераторів супутників на 10 нс призводить до помилки у визначенні координат споживача 10-15 м. Другою проблемою, з якою зіткнулися розробники при створенні високо орбітальних супутникових навігаційних систем, стало високоточне визначення і прогнозування параметрів орбіт ШСЗ. Апаратура приймача, вимірюючи затримки сигналів від різних супутників, обчислює координати споживача.    У СРСР випробування високо орбітальної супутникової навігаційної системи ГЛОНАСС почалися в 1982 році запуском супутника "Космос-1413".  В 1995 році було завершено розгортання СРНС ГЛОНАСС до її штатного складу(24 ШТЗ). Основним замовником і відповідальним за випробування і управління системи являються Військові – космічні сили РФ (зараз Ракетні війська стратегічного призначення).